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アルミの切削加工における問題点とは?

2022年3月3日
アルミの切削加工における問題点とは?

切削加工などの金属加工でもよく登場するアルミ材。
普段、わたしたちの身の回りのものにもたくさん使われている身近な存在です。

今回記事では、そんなアルミを切削加工する際の問題点について、アルミの特性やメリットなどとあわせてご紹介します。

機械加工に関わる方は、ぜひアルミについての理解を深めておきましょう。

切削加工時のアルミの特性について

アルミニウムと聞けば、鉄よりも柔らかくて軽い印象を持つ方が多いのではないでしょうか。
機械加工をする上でも扱いやすく、複雑な形状のものにも適しているため世界中で普及し、さまざまな工業製品に用いられるようになりました。

実際、アルミを使って作られるもので例を挙げると以下のようなものがあります。

【アルミが使われているもの】
  • 光学部品(レンズマウントなど)
  • スマートホンやスマートウォッチの外装部品
  • 軽さを求める製品(アルミサッシなど)
  • 航空部品や自動車部品
  • 各種熱交換器
  • ヒートシンク

もちろん、これらのほかにも建築資材や家電など、私たちの身の回りにはたくさんのアルミ製品があります。
これだけ多く使われているのもアルミの優れた特性があるからこそといえるでしょう。

ここではアルミの主な特性を解説していきたいと思います。

アルミの特性①:重量が軽い

鉄などの金属に比べて比重が軽いので、重量が軽い。
鉄が7.8、銅が8.9なのに比べてアルミの比重は2.7。つまり、約1/3の比重となります。
鉄や銅では重たくて使えないシーンでも、アルミが重宝されています。

アルミの特性②:切削性が良い

切削性が良く、機械加工全般において加工がしやすいのも特徴の一つ。(※高Si系などの一部を除く)
さまざまな分野でアルミが活躍しているのも、扱いやすさが大きく関係しています。

アルミの特性③:導電性が高い

電流を通しやすく、アルマイト処理などによる色の付いた表面処理がしやすくなります。
電線やコンデンサなどにも使われ、エネルギー関連や電子部品などの分野でも重宝されています。

アルミの特性④:錆びにくい

アルミは酸化皮膜を生成し、この皮膜によって自ら腐食を未然に防いでくれます。

切削加工でアルミを使うメリット・デメリット

切削加工でアルミを使うメリット・デメリット

アルミの特性をご紹介しましたが、前述のとおり、アルミは優れた特性と扱いやすい加工性を持ち併せています。

ここでは改めて切削加工においてアルミを使うメリット、デメリットをまとめてみました。
特性から見てもメリットの多さが分かるアルミですが、環境や場合によってはデメリットとなることも。

アルミを使った金属加工をする場合はメリット、デメリットの両方を理解しておくとよいでしょう。

アルミのメリット

アルミを使うメリットは以下になります。

  • 鉄などの金属に比べ切削性が良いため、加工時間の短縮もできる。
  • 表面も比較的きれいに仕上がる。
  • 複雑形状の切削でも加工時間が短縮でき、再現性も高い。
  • 材料の比重も軽く丈夫なため、軽さを求める部品にも使われる。
  • さまざまな色の表面処理ができるので、外装部品にも使われる。

アルミのデメリット

アルミを使うデメリットは以下になります。

  • 一般的使われるA5052やA2017は金属に比べて強度が低い。そのため、凹みやすい要因にも。
  • 温度変化が金属に比べると影響を受けやすいので、寸法が変化しやすい。
  • 材料自体が柔らかく、金属がこすれるような使用では焼入れなどの熱処理ができないので摩耗してしまう。

アルミの切削加工の問題点

加工性が高く万能に思えるアルミですが、切削加工をする上では問題点もいくつかあります。
アルミを加工をする際はこれらの問題点に注意しましょう。

代表的な問題点は、切粉がチップ状や粉状になるため、加工中の穴やポケット形状の中に溜まりやすいこと。
加工中に切粉を押して切削工具に絡まり、加工品が傷ついてしまう恐れがあるので、切粉をどう捌くかを考慮する必要があります。これを防ぐためには、多量の切削油が必要となります。

また熱による寸法変化が大きいので、加工中と加工後の寸法測定の変化にも要注意です。それだけでなく、アルミは柔らかいのでチャッキング(加工品の取り付け)や切削時に傷つきやすいといった点も。

このように通常はメリットとなるアルミの特製が、加工時には問題点となることもあるのです。
それでもやはり鉄などの金属に比べて切削性が良いため、加工時間の短縮に。

こうしてアルミは身近な日用品から知られざる部品まで幅広く活用され、私たちの生活を支えてくれているのです。

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